eROSITA: una radiografía del Universo

Este año promete ser un año de grandes noticias en cosmología. Y para empezar, me gustaría hablarles del experimento eROSITA, que acaba de publicar sus primeros resultados cosmológicos. Vayamos por partes, ¿qué es el experimento eROSITA y por qué es importante?.

eROSITA es un telescopio espacial lanzado en 2019 en colaboración entre Alemania y Rusia, que está mapeando el Universo para el estudio de sus propiedades cosmológicas, los agujeros negros y las fuentes de altas energías en la Vía Láctea. ¿Y qué es lo que lo hace especial? ¿No tenemos ya el telescopio espacial Euclid, que realizará medidas similares, o el telescopio espacial James Webb? La clave está en el rango de frecuencias en el que observa; a diferencia de otros telescopios, eROSITA hace sus observaciones en el rango de los rayos-X, llegando a medir fotones con una energía de hasta 10 000 electrón-voltios. Por comparación, la luz visible tiene una energía de entre 1 y 3 electrón-voltios.

Recordemos que los rayos-X son los que generan las imágenes de radiografía, por ejemplo en un hospital cuando nos rompemos un hueso. Por lo tanto, podemos decir que eROSITA está radiografiando el cosmos: está observando el esqueleto del Universo. 

El símil que acabo de utilizar no es solo una licencia poética. En cierta forma, es literal. Sabemos por la distribución de galaxias en el Universo que la materia se agrupa formando cúmulos, donde se encuentran la mayoría de las galaxias. Pero estos cúmulos no están aislados, sino que están unidos por filamentos y paredes de materia alrededor de zonas de menor densidad que llamamos voids (vacíos en inglés). Estos filamentos son difíciles de estudiar, y es ahí donde eROSITA jugará un papel importante. Los filamentos, cúmulos y paredes son el esqueleto del Universo, su estructura a gran escala. 

En los filamentos, a diferencia de en los cúmulos, la densidad de galaxias es pequeña y por lo tanto somos más sensibles a la presencia de gas caliente (precursor de la formación de estrellas). Es este gas el que detectamos cuando miramos en rayos-X. Es por ello que podemos obtener una medida muy precisa de la cantidad de materia en los filamentos observando en rayos-X. De esta forma, eROSITA acaba de crear el primer gran mapa celestial de rayos-X (ver imagen adjunta), detectando estas grandes estructuras cósmicas que nos ayudarán a comprender mejor de qué está compuesto el Universo.

Los resultados publicados el pasado mes de febrero contienen mediciones precisas, tanto de la cantidad de materia total en el Universo (materia oscura y materia bariónica), como del nivel de "homogeneidad" de la misma. Estos hallazgos podrían ayudar a resolver la disparidad existente entre las predicciones teóricas del modelo estándar de cosmología y las observaciones de la radiación cósmica de microondas (CMB, por sus siglas en inglés). Actualmente, ambas discrepan en describir cómo se aglomera la materia (dicho de otra forma, cómo de grandes son los cúmulos de galaxias). El resultado final de este mapeado en rayos-X muestra que la materia total en el Universo comprende el 29% de toda la densidad de energía, consistente con las mediciones de CMB. Además, al observar cúmulos de galaxias, eROSITA ha determinado que el tamaño de los cúmulos está más de acuerdo con las predicciones teóricas del modelo estándar que con medidas previas de CMB. 

En ciencia, es toda una disciplina el buscar nombres atractivos a los experimentos. Así que ¿de dónde viene el nombre de eROSITA? Su nombre viene de “extended ROentgen Survey with an Imaging Telescope Array”. ¿A que suena mejor llamarlo eROSITA? Ya saben, si estos días alguien en la calle les pregunta por el nombre del último telescopio de rayos-X, no solo le pueden dar el nombre de pila, sino su nombre completo, y decirles que este está haciendo una radiografía del Universo y que sus mediciones nos ayudarán a comprender mejor de qué está formado.

BIOGRAFÍA

Aurelio Carnero Rosell nació en Santa Cruz de Tenerife. Su formación académica incluye la Licenciatura en Física por la Universidad de La Laguna y el Doctorado en Ciencias Físicas por la Universidad Complutense de Madrid. Tras seis años en el Observatorio Nacional de Río de Janeiro (Brasil) y otros dos años en el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat) en Madrid, volvió a Tenerife como investigador postdoctoral en el Instituto de Astrofísica de Canarias. Actualmente continúa su investigación sobre Cosmología y Física Extragaláctica en el marco del proyecto "Capacitación Tecnológica del IACTEC", financiado por el Cabildo de Tenerife.

* Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez